机械设计要点

机械零件课程设计过程及要点（二周）

（设计时间要利用周末时间）

一、设计动员及准备（0.5天，利用设计周的前一周的周五下午进行，不占用设计周时间）

1、设计目的

课程设计是第一次较全面的设计训练，它要综合运用我们前面所学过的所有基础知识，是从理论走向实际应用的第一步，通过设计要达到以下目的：

（1）、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学过的理论和生产实践知识去分析和解决工程实际问题的能力。

（2）、学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和进行方式。

（3）、进行基本技能训练。如计算、绘图、运用设计资料、手册、标准和规范以及经验数据进行估算和数据处理等。

2、设计指导思想

总体思路：你所设计的机械能在实际生产中能够使用。 具体要求如下：

（1）、满足生产的要求

（2）、满足加工工艺要求及强度条件

（3）、便于安装拆卸

（4）、体积小、成本低

3、资料的使用

熟悉手册、图册以及分析现有生产设备。在参考同类机械时要弄清原设计结构目的及现场使用状况，以便在设计时考虑取舍。

4、设计中应正确对待的几个问题

（1）、参考已有资料与创新的关系

熟悉和利用已有资料可以减少重复工作，以加快设计进度，也是继承和发展这些经验和成果，提高设计质量的保证。但另一方面任何新的设计任务又是根据特定设计要求和具体工作条件提出的，因此必须具体分析、创造性地进行设计，而不是盲目的、机械的抄袭资料，也就是在利用资料时要分析原设计的目的，再根据自己的情况进行取舍。

完全独创与完全抄袭的思路都是不正确的。

（2）、正确使用标准和规范

运用标准有利于零件互换和提高加工工艺性，从而降低成本。故应尽量采用标准规范，若规范与设计要求有矛盾时，应服从设计要求。

（3）、强度计算与结构、工艺要求之间的关系

强度计算确定的尺寸只是提供了一个方面的依据，确定尺寸时还应从结构和工艺方面确定尺寸。

5、设计准备

（1）、教室分配、借图板、资料

（2）、所需资料

手册、图册、指导书、教材、参考资料。

（3）、布置设计任务、分配设计题目，阅读设计指导书及参考资料。

（4）、指导教师分组讲解设计要求、设计时间安排，布置设计

第一阶段的设计任务及步骤。

二、设计第一阶段（传动装置总体设计，时间1天）

1、拟定传动方案

2、选择电机、分配各级传动比

3、计算各轴转速、功率、转矩

4、检查计算结果

注意各级传动比的分配情况，注意效率的计算。

5、布置第二阶段任务

三、设计第二阶段（传动零件的设计，时间1天）

1、减速器外传动零件的设计，注意模数不能小于2mm 。

2、减速器内传动零件的设计

3、返工计算并检查计算结果（将计算出的实际传动比代回前面重新从第一阶段计算一遍，请指导教师检查）

4、布置第三阶段任务，讲设计方法及步骤

四、设计第三阶段（绘制草图，时间3天）

1、完成轴、轴承、联轴器、键的设计计算

注意：

（1）、轴的结构合理性

定位轴肩直径差不小于5mm ，密封处轴直径满足密封件直径要求，与标准件（轴承、联轴器等）配合的轴段应满足标准件的尺寸。

（2）、轴上零件的轴向固定

、轴承的润滑方法选择与结构要求 （3）

当齿轮圆周速度大于或等于2m/s时用油润滑，小于2m/s时用脂润滑。（轴承到减速器内壁应留出的距离不同）

（4）、联轴器的结构尺寸是否与轴的结构尺寸相同（直径与长度）

（5）、键的强度是否合格

（6）、轴承的寿命是否合格

2、检查草图是否合理、正确。布置第四阶段任务。（请指导教师检查）

五、设计第四阶段（完成装配图，时间3天）

1、绘制底稿

注意：螺栓、定位销、起盖螺钉的布置位置，凸台高度的确定方法，主视图的画法（总长、总高的确定）。

2、检查底图，加深。（请指导教师检查后再加深，若采用计算机绘图时应交手工绘制的草图底稿与打印图纸）

六、设计第五阶段（绘制零件图，时间1天）

1、拆画零件图

2、标注

注意配合部位的尺寸标注，公差选择，技术要求等。注意齿轮公差的确定及公差数值是否正确。

七、设计第六阶段（编写设计计算说明书，时间1天）

1、编写设计计算说明书的方法及说明书顺序

2、注意说明书书写格式

3、注意书写时数据的处理

4、设计说明书的内容

八、准备答辩（答辩时间安排在业余时间进行，每设计小组必需有一人参加公开答辩，每人答辩时间约为20分钟，另可根据各班级具体情况指定1～4人参加公开答辩。）

1、参考思考题进行复习

2、自述

根据要求的自述时间（一般为5～8分钟），写出自述稿。 内容：

（1）、总体方案选择，画图并分析讲解各总方案特点，最后重点讲述所选方案的优点及所考虑的原因。

、各零件的具体选择方案及考虑的因素（要进行分析比 （2）

较）。

（3）、本设计的主要优点

（4）、设计中遇到的问题及解决方法。

设计计算说明书顺序及要求

一、封面

二、成绩评定书

三、设计任务书

四、前言

五、目录

六、正文

第一章 电动机的选择

§1-1 拟定设计方案

一、总体设计方案分析

提出几种方案进行比较，说出各自特点，并选定

其中一种。（要画图比较）

二、确定传动方案

根据选定的设计方案，确定具体的零、部件类型。

（画图并编号，有图例说明）

§1-2 电动机的选择

一、确定传动效率

二、计算电机功率

三、确定电机转速

四、确定电机型号

§1-3 计算各轴功率、转速、转矩

第二章 传动零件的设计计算

§2-1 V带传动的设计计算

§2-2 闭式齿轮传动的设计计算

第三章 轴的设计计算

§3-1 Ⅰ轴的设计计算

§3-2 Ⅱ轴的设计计算

第四章 其它零、部件的选择计算

§4-1 轴承的选择计算

一、Ⅰ轴轴承的选择计算

二、Ⅱ轴轴承的选择计算

§4-2 键的选择计算

一、Ⅰ轴上键的选择计算

1、带轮处键的选择计算

2、小齿轮处键的选择计算

二、Ⅱ轴上键的选择计算

1、联轴器处键的选择计算

2、大齿轮处键的选择计算

§4-3 联轴器的选择

第五章 维护检修润滑规程

§5-1 润滑规程

制定需润滑的点的位置、选择润滑油的类型、牌号、

装油量、润滑油更换周期。

§5-2 维护规程

制定日常维护内容、观察运行状况及时间间隔。

§5-3 检修规程

制定大、中、小修计划及内容、每次检修所需时间。

七、设计小结

简要说明设计体会，设计中的优缺点及改进意见。

八、参考文献

注明书名、主编人、出版社、出版时间（版本）。

另外注意：

各章节要分页，目录、参考文献必须单独一页。

机械零件课程设计思考题

一、设计方案部分

1、拟定传动方案时应考虑哪些方面的问题？合理的传动方案应满足什么要求？你设计的传动方案有何优缺点。

2、选择电机类型考虑哪些方面的问题？试分析电机转速对传动方案、结构尺寸及经济性的影响，并对你所选择的方案进行初步的技术经济分析。

3、你是怎样选择联轴器类型的？你选用的高速级与低速级联轴器是否相同，你是如何考虑的。

4、当选择V 带传动与圆柱齿轮减速器传动时，V 带传动应布置在什么位置? 为什么？

5、当选择链传动与圆柱齿轮减速器传动时，链传动应布置在什么位置? 为什么？

6、当选择蜗杆—圆柱齿轮减速器传动时，蜗杆传动应布置在什么位置? 为什么？

7、当选择圆锥齿轮—圆柱齿轮减速器传动时，链传动应布置在什么位置? 为什么？

8、当选择开式圆锥齿轮与圆柱齿轮减速器传动时，圆锥齿轮传动应布置在什么位置? 为什么？

9、在二级圆柱齿轮减速器中，若采用一级斜齿、一级直齿轮传动时，斜齿轮应布置在高速级还是低速级？为什么？

10、二级圆柱齿轮减速器中，为什么高速级齿轮布置应远离输入端？

11、选择滚动轴承类型的依据是什么？对于圆柱直齿轮传动，采用两个N 类轴承是否可以？为什么？

二、减速器结构设计部分

1、减速器中心高的确定应考虑哪些因素？它和减速器外传动零件的安装及齿轮的润滑有何关系？

2、减速器箱体选用什么材料？铸造零件为什么要求壁厚均匀、过渡平缓? 为什么要有铸造圆角及最小壁厚限制？拔模斜度的作用是什么？

3、自由锻与模锻的齿轮结构有何不同？

4、减速器上为什么采用两个圆锥销，其作用是什么？起盖螺钉的作用是什么？上盖和机座联结螺栓孔与两圆锥销孔谁先加工？

5、油沟的作用是什么？其加工方法有几种、结构有何不同？

6、轴承座孔如何加工，主要考虑什么问题？

7、减速器联结螺栓布置应考虑哪些问题？什么是减速器螺栓的“正装”与“反装”，你采用的是哪一种方法，为什么？

8、当同一轴上有多个键槽时，这些键槽该怎样布置? 为什么？

9、你设计的键槽如何加工？

10、设计时如何考虑轴受热伸长后，轴承不会被卡死。

11、放油螺塞的作用是什么？放油孔应开在哪个部位？它为什么采用细牙螺纹？

12、窥视孔有何作用？窥视孔的大小及位置应如何确定？

13、通气器应摆放在何处，它的作用是什么？

14、轴的轴向固定方式有哪几种？你采用的是哪一种？试说出轴的位置、轴承游隙的调整方法。

15、轴承端盖有哪几种型式，你采用的是哪一种，有何特点？采用不同的端盖时，轴的结构有何不同？

16、什么情况需做成齿轮轴？当满足可不做成齿轮轴的条件时，可以做成齿轮轴吗？为什么？

17、如何确定滚动轴承的润滑剂类型是润滑油还是润滑脂？润滑剂类型不同其结构设计有何不同？你采用的润滑剂是哪一类？你采用的结构是否正确。

18、你设计的齿轮的采用什么类型的结构？若用腹板式结构时，其孔的作用是什么？

19、斜齿圆柱齿轮减速器传动中，滚动轴承采用飞溅润滑时，为什么要加挡油环？

20、你所设计的箱体上油标的位置是如何确定的？如何利用该油标测量箱内油面高度？

21、试述低速轴上零件的装拆顺序？

22、为什么箱体底面不能设计成平面？

23、你所设计的减速器有哪些附件？它们各自的功用是什么？

24、布置检索器箱盖余箱座的连接螺栓、定位销、油标及吊钩的位置时应考虑哪些问题？

25、你在设计中采取什么措施提高轴承座孔的刚度？

26、试述螺栓连接的防松方法。在你的设计中采用了哪种方法？

三、减速器的润滑与密封部分

1、你设计的减速器内哪些地方需要润滑，各自采用的是什么润滑方式？

2、减速箱传动零件的浸油深度应考虑什么问题？

3、如何选择润滑剂？润滑脂的针入度、润滑油的粘度各自表征什么特性？

4、减速器哪些地方需要考虑密封？其密封方法的选择你是如何考虑的？

5、什么是动密封、静密封？试在你设计的减速器中找出来。

6、若减速器的上、下盖之间漏油，你该如何解决？若在结合面间加石棉垫片是否可行？

7、轴承端盖的石棉垫片的作用是什么？

8、为什么要限制减速箱内润滑油与轴承的温升？当散热不良时，在结构上应采取哪些措施。

四、公差配合与尺寸标注

1、滚动轴承的内外圈采用什么配合制度, 为什么？有时轴承外圈与座孔之间可采用间隙配合，又是为什么？在装配图上如何标注轴承的配合尺寸？

2、与滚动轴承内圈配合的轴颈应考虑哪些形位公差？其目的是什么？

3、装配图上应标注哪些尺寸？配合性质是如何选择的？

4、分析齿轮中心距偏差对传动性能的影响？

5、与旋转零件配合的轴段一般采用什么配合？采用哪些形位公差，为什么？

6、识读和解释形位公差代号。

7、表面粗糙度对机械零件的使用性能有何影响？

8、轴的零件图上，应有哪些形位公差要求?

9、零件图一般应有哪些内容？尺寸定位基准对零件的加工精度有无影响，对加工顺序有无影响。

10、零件的尺寸精度选择应考虑什么问题？尺寸的偏差如何确定？零件图中未注尺寸公差的尺寸有无公差要求，国家标准中是如何规定的？

11、标注尺寸时，为什么要留有封闭环，选择封闭环时应考虑什么问题?

12、齿轮的精度是如何选择的？齿轮的检测项目是如何确定的？为什么运动精度、工作平稳性精度一般应低于或等于接触精度？

13、在圆柱齿轮零件图中，应有哪些形位公差要求?

14、在圆锥齿轮零件图中，应有哪些形位公差要求?

15、试说明齿轮零件图中，啮合特性表中的内容。

16、齿轮的接触斑点要求应标注在哪一个图上？如何检验？

17、装配图的作用是什么？它应包括哪些方面的内容？

五、理论计算部分

1、电动机的额定功率与输出功率有何不同？传动件按哪种功率设计？为什么？

2、同一轴上的功率P 、转矩T 、转速n 之间有何关系？你所设计的减速器中各轴上的功率P 、转矩T 、转速n 是如何确定的？

3、你所设计的减速器总传动比是如何确定的？各级传动比是如何分配的？

4、分析减速器的受力情况，高速级与低速级齿轮所传递的转矩和功率是否相同。

5、你所设计的V 带传动、齿轮传动、链传动、轴承、键等，它们可能出现的失效形式是什么？设计中你采用了哪些措施来提高它们的承载能力？

6、建立轴的力学模型时，轴的支点、力点如何确定? 试画出轴的计算简图。

7、熟练画出轴的弯、扭矩图。

8、熟练掌握轮系传动比的计算（包括周转轮系）。

9、熟练掌握齿轮、蜗杆蜗轮转向、旋向、轴向力的判定。

10、熟悉说出各种齿轮的正确啮合条件。

11、能画出惰轮的受力图，并说出惰轮的作用是什么。

12、齿轮的接触与弯曲强度计算的力学模型是什么？计算的理论基础是什么？

13、V 带传动的特点是什么？设计V 带时，各参数有何影响（α、V 、D ）。

松边、紧边拉力有何关系？

14、闭式软、硬齿面齿轮各自的设计准则是什么？开式齿轮呢？

15、齿轮设计中K A 、K V 、K β、K α是甚么参数，其数值分别受什么影响，如何取值？

16、齿轮设计中Y X 、Y S 、Y F 、Ψd是甚么参数，其数值分别受什么影响，如何取值？

17、V带传动为什么要设张紧装置？采用张紧轮张紧时，张紧轮应布置在什么位置？V带传动的初拉力如何确定，是否越大越好？

18、链传动有何特点？其齿数的多少对传动性能有何影响，如何确定齿数？

19、当中心距不变时，齿轮传动的齿数多少与模数的大小对接触和弯曲强度分别有何影响？

20、书写说明书时，是否按草稿的顺序及数据不变，需不需要重新计算？说明书与草稿有何区别？

21、在强度计算中，若工作应力大于许用应力，设计结果是否

可用，为什么？若要提高其强度，你可以采用哪些措施？

22、什么是齿轮的根切现象，齿轮不产生根切的最少齿数是多少？

23、什么是变位齿轮，正变位与负变位、正传动与负传动及零传动各有何特点，什么情况下需采用变位齿轮。

24、你所设计的传动件哪些是标准的？哪些参数应该圆整，哪些参数不应该圆整？为什么？

六、金属材料及热处理

1、哪些材料适于铸造? 哪些材料适于锻造？那些材料焊接性能好? 试举例说明。

2、如何选择配对齿轮的材料，采用软齿面齿轮时为什么要求有一定的硬度差。

3、什么是正火、调质、淬火、表面淬火、退火、回火？何时采用渗碳淬火，其目的是什么？

4、在设计齿轮时，为什么有时采用正火处理，有时采用调质处理，其原因是什么？

5、有两个直径分别为Φ100mm 和Φ300的齿轮，均采用调质处理，其硬度是否相同?

6、对于受冲击载荷的齿轮，一般选用什么材料，进行何种热处理为好？为什么？